Властивості тампонажного розчину

При змішуванні порошкоподібного портландцементу з рідиною утворюється суспензія тієї чи іншої концентрації, яка характеризується водоцементним відношенням (W) - відношення маси води (або іншої рідини для замішування) до маси цементу (твердої фази тампонажного розчину).

Для гідратації тампонажного цементу достатньо (20–25) % води від його маси. Але при такому водовмісті цементне тісто густе і тому приймають W =(0,45–0,5). Для полегшених цементних розчинів характерний більший водовміст – до 2,1 (цементний гель), а для поважчених – менший (0,3–0,45).

Із властивостей тампонажного розчину найбільше значення мають густина, рухомість, водоутримувальна здатність (фільтраційні властивості) і швидкість переходу із рідкого стану в твердий (швидкість тужавіння).

Густина тампонажного розчину визначається густинами речовин або матеріалів, що входять в його склад та їх кількісним співвідношенням

, (11.1)

де W - водоцементне відношення.

r_тр, r_ц, r_р - відповідно густина тампонажного розчину, цементу і рідини змішування.

Без використання спеціальних домішок для зниження або підвищення густини можна приготувати тампонажний розчин густиною (1760-2130) кг/м³.

Густину тампонажного розчину визначають за допомогою спеціальних ареометрів або мірної посудини.

Рухомість цементного розчину характеризується роз­тічністю, консистенцією та реологічними параметрами.

Найпоширеніший метод оцінки рухомості тампонажних розчинів – визначення розтічності за конусом АзНДІ. Він грунтується на замірі діаметра розпливання тампонажного розчину, який поміщають у конічну форму стандартних розмірів, встановлену на скляну поверхню після того, як форму піднімають з поверхні вертикально вверх (рисунок 11.6).

Згідно з ДСТУ величина розтічності непластифікованого цементного розчину при W =(0,45–0,5) має дорівнювати не менше 20 см і пластифікованого – не менше 22 см.

Визначення ступеня прокачування цементного розчину в початковий період за величиною розтічності в значній мірі умовний. У момент визначення розтічності тампонажний розчин знаходиться в статичному стані, тоді як при цементуванні свердловини – в русі.

1 - конус стандартних розмірів; 2 - скло зі шкалою; 3 - підставка Рисунок 11. 6 – Прилад (конус) АзНДІ для визначення розтічності тампонажних розчинів

Здатність тампонажного розчину до прокачування точніше можна визначити за величиною опору, що виникає при його перемішуванні лопатевою мішалкою. При цьому інтенсивність перемішування повинна відповідати інтенсивності перемішування під час руху його в свердловині в процесі цементування. Прилади, в яких використовується цей принцип визначення прокачуваності, називаються консистометрами (рисунок 11.7), а замірюваний параметр прокачуваності – консистенцією. Шкала приладу має поділки в умовних одиницях консистенції (УОК). За одиницю УОК беруть кут, на який повернеться рамка приладу, якщо стакан буде заповнений ньютонівською рідиною з динамічною в’язкістю 1 мПа×с.

Консистенція (густота) – це величина, обернена рухомості. У міру того, як розвивається процес гідратації, консистенція змінюється. Задовільно рухомими вважаються розчини, консистенція яких протягом часу, достатнього для транспортування їх у свердловину, не перевищує (10-15) УОК.

1 - стакан; 2 - лопатка; 3 - упор мішалки; 4 - редуктор; 5 - електродвигун; 6 - опорна плита; 7 - кришка; 8 - вимірна шкала; 9 - стрілка; 10 - пружина; 11 - термометр; 12 - нагрівач

Рисунок 11.7 – Схема консистометра

Швидкість схоплення. Найшвидше схоплення цементного розчину відбувається в тому випадку, коли він після замішування залишається у спокою. Найпростішим способом для оцінки швидкості схоплення в статичних умовах є замір термінів схоплення з допомогою приладу Віка (рисунок 11.8).

Цей спосіб заснований на періодичному заміру глибини занурення в твердіючий цементний розчин голки діаметром 1,1 мм (площею 1 мм²) і довжиною 50 мм під дією стержня масою 0,3 кг.

1 - стержень; 2 - шкала; 3 - зажимний гвинт; 4 - голка; 5 - кільце; 6 - основа;7 - станина   Рисунок 11.8 – Прилад Віка для визначення термінів схоплення тампонажного розчину  

За цим методом швидкість схоплення характеризується так званими термінами схоплення – терміном початку і кінця схоплення.

Час, що пройшов від моменту замішування цементного розчину до того моменту, коли голка не доходить до дна посудини з розчином на 1-2 мм, називають терміном початку схоплення, а час, що пройшов від моменту замішування до моменту, коли голка занурюється не більше, ніж на 1 мм – терміном кінця схоплення.

З допомогою приладу Віка визначають терміни схоплення при температурі до 90 °С і атмосферному тиску. При високих температурах (до 250 °С) і тисках (до 100 МПа) для визначення термінів схоплення використовують установку УС-1.

Дата добавления: 2014-01-07